(57)【要約】  無線回路と、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナと、前記無線回路および前記アンテナ素子との間をそれぞれ接続する複数の給電線路と、前記給電線路の一つまたは複数にそれぞれ挿入された遅延回路とから構成され、前記各遅延回路は、同遅延回路による位相遅延と、対応する前記給電線路の長さと所定の基準の長さとの相違分による位相遅延の合計が３６０度の整数倍となるように遅延量が設定されていることを特徴とするアレイアンテナ装置。
2011078029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線回路と、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナと、前記無線回路および前記アンテナ素子との間をそれぞれ接続する複数の給電線路と、前記給電線路の一つまたは複数にそれぞれ挿入された遅延回路とから構成され、
前記各遅延回路は、同遅延回路による位相遅延と、対応する前記給電線路の長さと所定の基準の長さとの相違分による位相遅延の合計が３６０度の整数倍となるように遅延量が設定されていることを特徴とするアレイアンテナ装置。
【請求項２】
前記遅延回路が前記無線回路内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項３】
無線回路と、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナと、前記無線回路および前記アンテナ素子との間をそれぞれ接続する複数の給電線路とから構成され、
前記無線回路は、各アンテナ素子に対して、ローカル信号とベースバンド信号をミキシングして変調波信号を出力、および、変調波信号とローカル信号をミキシングしてベースバンド信号を出力、のいずれかを行なうミキサー回路と、前記ベースバンド信号の位相を遅延させる遅延回路とを具備することを特徴とするアレイアンテナ装置。
【請求項４】
無線回路と、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナと、前記無線回路および前記アンテナ素子との間をそれぞれ接続する複数の給電線路とから構成され、
前記無線回路は、各アンテナ素子に対して、ローカル信号とベースバンド信号をミキシングして変調波信号を出力、および、変調波信号とローカル信号をミキシングしてベースバンド信号を出力、のいずれかを行なうミキサー回路と、前記ローカル信号の位相を遅延させる遅延回路とを具備することを特徴とするアレイアンテナ装置。
【請求項５】
前記各遅延回路が移相器によって構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかの項に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項６】
前記各移相器は、同移相器の移相ステップが３６０度の整数分の１であって、前記給電線路の線路長と所定の基準の長さとの相違による位相差が前記移相器の移相ステップの整数倍に相当する長さであることを特徴とする請求項５に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項７】
無線回路と、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナと、前記無線回路および前記アンテナ素子との間をそれぞれ接続する複数の給電線路と、前記給電線路の一つまたは複数にそれぞれ挿入された、移相器および遅延回路の直列接続回路とから構成され、
前記各直列接続回路は、同直列接続回路による位相遅延と、対応する前記給電線路の長さと所定の基準の長さとの相違分による位相遅延の合計が３６０度の整数倍となるように遅延量が設定されていることを特徴とするアレイアンテナ装置。
【請求項８】
無線回路と、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナと、前記無線回路および前記アンテナ素子との間をそれぞれ接続する複数の給電線路とから構成され、
前記無線回路は、各アンテナ素子に対して、ローカル信号とベースバンド信号をミキシングして変調波信号を出力、および、変調波信号とローカル信号をミキシングしてベースバンド信号を出力、のいずれかを行なうミキサー回路と、前記ベースバンド信号の位相を遅延させる、移相器および遅延回路の直列接続回路とを具備することを特徴とするアレイアンテナ装置。
【請求項９】
無線回路と、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナと、前記無線回路および前記アンテナ素子との間を接続する給電線路とから構成され、
前記無線回路は、各アンテナ素子に対して、ローカル信号とベースバンド信号をミキシングして変調波信号を出力、および、変調波信号とローカル信号をミキシングしてベースバンド信号を出力、のいずれかを行なうミキサー回路と、前記ローカル信号の位相を遅延させる、移相器および遅延回路の直列接続回路とを具備することを特徴とするアレイアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレイアンテナ、給電線路および無線回路を有するアレイアンテナ装置に関する。
本願は、２００９年１２月２１日に出願された特願２００９−２８９１３９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、屋内無線機においてGbps級の高速データ通信の需要が高まっている。Gbps級の高速データ通信には、60GHz帯（ミリ波帯）を始めとする高周波の利用が進められている。
高周波帯における送信（受信）増幅器は、電力増幅利得が小さい上に低消費電力が要求されることもあり、高出力（低雑音性能）を得ることが難しい。従って、出力の不足分はアンテナの指向性利得により補う。
無線機の屋内使用には通信モジュールの小型化が必要であるため、ホーンアンテナなどの立体アンテナではなくパッチアンテナなどの平面アンテナを使用する。一般的に平面アンテナの開口面積は微小であり、単素子では大きな指向性利得を得ることが難しい。このため、アンテナのアレイ化により指向性利得を増大させる。
アンテナのアレイ化構造において送信（受信）増幅器からアレイを構成するアンテナ素子への入力は、等長配線を行うのが一般的である。アンテナ素子への入力位相と入力電力が揃わなければ、アレイアンテナからのビームがアンテナ面に対して垂直方向に放射されないだけでなく、サイドローブのレベル増大の原因となるためである。【０００３】
ところが、等長配線はミリ波などの高周波帯では、以下の場合、無線機としての性能を劣化させる要因となり得る。すなわち、等長配線を行う場合、線路の長さを信号源から最も遠い位置にあるアンテナまでの長さに揃えなければならない。信号源から近いアンテナ素子への給電には、長さ調整のため線路の引き回しを行うが、この引き回しにより無駄なスペースが必要となる上に、アンテナの素子数が増えるほど配線が困難となる。
等長配線を実現しながら長さ調整用の配線引き回しを不要とする方法として、例えば、特許文献1に記載される技術が挙げられる。特許文献１の技術では、線路長が短い配線に高誘電率の基板を用いることで実効線路長を長くして引き回しを不要としている。なお、アレイアンテナに関する先行技術文献として特許文献２〜４も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１９８２１５号公報
【特許文献２】特開平２−１０７００５号公報
【特許文献３】特開平９−１４８８３５号公報
【特許文献４】特開２００２−７６７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ミリ波のような高周波の場合、給電線路による伝送損失が大きい。前述の理由により高周波帯では送信（受信）増幅器から高出力（低雑音性能）を得ることが難しいために、給電線路の損失の増大は通信距離の短縮を招く。
以上から、等長配線構造は構造上の複雑さと損失の増大のために無線装置の性能に大きな影響を及ぼす問題がある。また、特許文献１のものには、構造が複雑になる問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、等長配線構造を用いることなく、アレイアンテナへの給電損失をできる限り低減し、しかも、入力位相を等しくすることができ、構造も簡易なアレイアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明は、無線回路と、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナと、前記無線回路および前記アンテナ素子との間をそれぞれ接続する複数の給電線路と、前記給電線路の一つまたは複数にそれぞれ挿入された遅延回路とから構成され、前記各遅延回路は、同遅延回路による位相遅延と、対応する前記給電線路の長さと所定の基準の長さとの相違分による位相遅延の合計が３６０度の整数倍となるように遅延量が設定されていることを特徴とするアレイアンテナ装置を提供する。【０００７】
また、本発明は、無線回路と、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナと、前記無線回路および前記アンテナ素子との間をそれぞれ接続する複数の給電線路とから構成され、前記無線回路は、各アンテナ素子に対して、ローカル信号とベースバンド信号をミキシングして変調波信号を出力、および、変調波信号とローカル信号をミキシングしてベースバンド信号を出力、のいずれかを行なうミキサー回路と、前記ベースバンド信号の位相を遅延させる遅延回路とを具備することを特徴とするアレイアンテナ装置を提供する。【０００８】
また、本発明は、無線回路と、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナと、前記無線回路および前記アンテナ素子との間をそれぞれ接続する複数の給電線路とから構成され、前記無線回路は、各アンテナ素子に対して、ローカル信号とベースバンド信号をミキシングして変調波信号を出力、および、変調波信号とローカル信号をミキシングしてベースバンド信号を出力、のいずれかを行なうミキサー回路と、前記ローカル信号の位相を遅延させる遅延回路とを具備することを特徴とするアレイアンテナ装置を提供する。【０００９】
また、本発明は、無線回路と、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナと、前記無線回路および前記アンテナ素子との間をそれぞれ接続する複数の給電線路と、前記給電線路の一つまたは複数にそれぞれ挿入された、移相器および遅延回路の直列接続回路とから構成され、前記各直列接続回路は、同直列接続回路による位相遅延と、対応する前記給電線路の長さと所定の基準の長さとの相違分による位相遅延の合計が３６０度の整数倍となるように遅延量が設定されていることを特徴とするアレイアンテナ装置を提供する。【００１０】
また、本発明は、無線回路と、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナと、前記無線回路および前記アンテナ素子との間をそれぞれ接続する複数の給電線路とから構成され、前記無線回路は、各アンテナ素子に対して、ローカル信号とベースバンド信号をミキシングして変調波信号を出力、および、変調波信号とローカル信号をミキシングしてベースバンド信号を出力、のいずれかを行なうミキサー回路と、前記ベースバンド信号の位相を遅延させる、移相器および遅延回路の直列接続回路とを具備することを特徴とするアレイアンテナ装置を提供する。【００１１】
また、本発明は、無線回路と、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナと、前記無線回路および前記アンテナ素子との間をそれぞれ接続する複数の給電線路とから構成され、前記無線回路は、各アンテナ素子に対して、ローカル信号とベースバンド信号をミキシングして変調波信号を出力、および、変調波信号とローカル信号をミキシングしてベースバンド信号を出力、のいずれかを行なうミキサー回路と、前記ローカル信号の位相を遅延させる、移相器および遅延回路の直列接続回路とを具備することを特徴とするアレイアンテナ装置を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、無線回路と各アンテナ素子との間を接続する給電線路に遅延回路を挿入し、同遅延回路による位相遅延と、前記給電線路の長さと基準の長さとの相違分による位相遅延の合計が３６０度の整数倍となるように遅延量を設定することにより、給電線路の冗長性が低減されて無線装置の省面積化と低損失化が実現されると同時に、アンテナへの入力位相を揃える事ができる効果がある。
その理由は、無線回路から各アンテナを接続する給電線路の長さを任意とすることで、理想的にはそれぞれ最短距離での配線が可能となり、線路構造の冗長性が低減されて無線装置の省面積化と損失の低減が得られる上に、遅延回路による位相遅延と給電線路の長さと基準の長さとの相違分による位相遅延量の合計を３６０度の整数倍とすることで、各アンテナへの入力位相を揃えることができるためである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第1の実施形態によるアレイアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態の効果を説明するための図であり、従来のアレイアンテナ装置の構成例を示す図である。
【図３】同実施形態によるアレイアンテナ装置の効果を説明するための図である。
【図４】本発明の第２の実施形態によるアレイアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施形態によるアレイアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第４の実施形態によるアレイアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第５の実施形態によるアレイアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第６の実施形態によるアレイアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第７の実施形態によるアレイアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第８の実施形態によるアレイアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第９の実施形態によるアレイアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第１０の実施形態によるアレイアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第1１の実施形態によるアレイアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第1２の実施形態によるアレイアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照し本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態によるアレイアンテナ装置の構成を示すブロック図である。この図において、アレイアンテナ装置１００は、無線回路１０１、アレイアンテナ１１１、給電線路１０５、１０６、１０７、および、遅延回路１０２、１０３、１０４により構成される。アレイアンテナ１１１は複数のアンテナ素子１０８、１０９、１１０からなる。
【００１５】
無線回路１０１より出力された高周波信号は、給電線路１０５、１０６、１０７により、アンテナ素子１０８、１０９、１１０へそれぞれ供給される。給電線路１０５、１０６、１０７の経路には遅延回路１０２、１０３、１０４がそれぞれ挿入されており、アンテナ素子１０８、１０９、１１０への入力位相が調節される。
給電線路１０５、１０６、１０７の長さはそれぞれ任意である。
遅延回路１０２、１０３、１０４のそれぞれによる位相遅延量は、同遅延回路による位相遅延と、基準の長さＬ０と対応する給電線路（１０５、１０６、または１０７）の配線長の相違による位相遅延の合計が３６０度の整数倍となるようにする。すなわち、各給電線路の線路長がＬｎであるとき、対応する遅延回路の位相遅延量αｎは、
αｎ＝３６０（Ｎ−（Ｌ０―Ｌｎ）／λ）度
に設定する（Ｎは整数、λは給電線路における信号の波長）。
Ｌ０は任意の長さで構わないが、例えば最も短い給電線路の長さとする。
遅延回路１０２、１０３、１０４は、例えば移相器、キャパシタ、インダクタ、スタブ線路などにて実現可能である。
【００１６】
以上の構成により、無線回路１０１から各アンテナ素子１０８、１０９、１１０への配線距離を最短として、省スペースかつ給電損失を最小にしながらアンテナ素子１０８、１０９、１１０への入力位相を等しくできる。本構造は送信機を例にとり説明したが、受信機においても適用可能である。
【００１７】
図２は等長配線を行った縦６素子、横６素子の３６素子アレイアンテナ２００の従来例である。アンテナ素子の間隔は４mmで等間隔に配列されている。
高周波信号はアレイアンテナ基板２０２の外部の無線回路２０１より入力され、アンテナ中央部の分岐点２０７にて信号が分岐される。理想的に分岐点２０７の大きさはアンテナに比べて十分小さく無視する。
【００１８】
分岐された高周波信号は、例えば給電線路２０５、２０６を介してアンテナ素子２０３，２０４へそれぞれ入力される。等長配線を行う場合、配線長はアンテナ素子までの最も長い距離に揃える。
図２の構造において、アンテナ素子２０４への給電線路２０６が最も長く、少なくとも２０mmが必要である。分岐点２０７より最も近いアンテナ素子２０３への給電線路２０５は線路長を２０mmとするために冗長な引き回しが必要となる。冗長な引き回しのために分岐点に近い程配線スペースが必要となり、配線の複雑さの要因となっている。
ミリ波帯のアンテナに広く用いられる低温焼成セラミックを使用する場合、電送線路（トリプレート線路）の損失はおおよそ０．１ｄＢ／ｍｍである。図２の構造における給電線路による全体の損失は２ｄＢとなる。
【００１９】
一方、図３は、上記第１の実施形態を適用した縦６素子、横６素子の３６素子アレイアンテナ３００である。素子の配列や寸法などは、図２と同じである。
アレイアンテナ基板２０２の中央にそれぞれの給電線路に挿入される遅延回路３０７（図示の便宜上、まとめて１つで表示）を配置している。アレイアンテナ基板２０２の中央にて信号は分岐され、遅延回路３０７により給電線路の長さに応じて位相遅延が設定される。これにより、無線回路２０１からアンテナ素子２０３、２０４までの線路２０６、３０５はそれぞれ最短距離での配線が可能である。
最短距離で配線した場合、給電線路による全体の損失は１ｄＢと見積もられた。等長配線に比べ損失を１ｄＢ（送受信では２ｄＢ）損失が低減できる。
【００２０】
図４は本発明の第２の実施形態によるアレイアンテナ装置の構成を示すブロック図である。この図に示すアレイアンテナ装置４００は、図１のアレイアンテナ装置１００における無線回路１０１内に遅延回路４０２、４０３、４０４が実装され、遅延回路１０２、１０３、１０４が省かれている。言い換えれば、無線回路１０１内にて給電線路１０５、１０６、１０７に遅延回路４０２、４０３、４０４が挿入されている。
このような構成により、第1の実施形態と同等の効果を得ることができる上に、給電線路に遅延回路を挿入することによる配線の複雑さを低減することができる。
すなわち、遅延回路を無線回路内に具備することで、給電線路領域に遅延回路が占有する面積を省略できるので、遅延回路を迂回するための経路が不必要となり、配線の複雑さを低減することができる。
【００２１】
図５は、本発明の第３の実施形態によるアレイアンテナ装置の構成を示すブロック図である。この図に示すアレイアンテナ装置５００は、アレイアンテナ１１１を構成する複数のアンテナ素子１０８、１０９、１１０に接続された給電線路１０５、１０６、１０７にミキサー回路５１９、５２０、５２１が接続されている。
各ミキサー回路５１９、５２０、５２１には、それぞれローカル信号線路５１３、５１４、５１５とベースバンド信号線路５１６、５１７、５１８が接続されている。ベースバンド信号線路５１６、５１７、５１８には、遅延回路４０２、４０３、４０４が挿入されている。
そして、ミキサー回路５１９、５２０、５２１および遅延回路４０２、４０３、４０４が無線回路１０１内に配置されている。
【００２２】
このアレイアンテナ装置５００は、図４のアレイアンテナ装置４００に比較し、遅延回路がベースバンド信号線路に挿入された構造である。遅延回路４０２、４０３、４０４によりベースバンド信号の位相が調節され、アンテナ素子１０８、１０９、１１０に入力される変調波信号の位相が調整される。
以上の構成により、給電線路に遅延回路を挿入する事による配線の複雑さを低減できる上に第１の実施形態と同等の効果を得ることができる。
なお、本構成を受信機に適用する場合、各ミキサー回路は、変調波信号とローカル信号をミキシングしてベースバンド信号を出力する機能を有するものになる。
【００２３】
図６は、本発明の第４の実施形態によるアレイアンテナ装置６００の構成を示すブロック図である。この図に示すアレイアンテナ装置６００は、図５のアレイアンテナ装置５００における無線回路１０１において、遅延回路４０２、４０３、４０４が、ベースバンド信号線路５１６、５１７、５１８ではなく、ローカル信号線路５１３、５１４、５１５に挿入された構造である。
遅延回路４０２、４０３、４０４によりローカル信号の位相が調整され、アンテナ素子１０８、１０９、１１０に入力される変調波信号の位相が調整される。
以上の構成により、給電線路に遅延回路を挿入することによる配線の複雑さを低減できる上に、第１の実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００２４】
図７は、本発明の第５の実施形態によるアレイアンテナ装置７００の構成を示すブロック図である。この図に示すアレイアンテナ装置７００は、無線回路７０１、アレイアンテナ７１１、給電線路７０５、７０６、７０７、および、ステップ移相器７０２、７０３、７０４により構成される。
アレイアンテナ７１１は複数のアンテナ素子７０８、７０９、７１０からなる。
無線回路７０１から出力された３つの高周波信号が、給電線路７０５、７０６、７０７により、アンテナ素子７０８、７０９、７１０へそれぞれ供給される。
給電線路７０５、７０６、７０７の経路にはステップ移相器７０２、７０３、７０４が挿入されており、アンテナ素子７０８、７０９、７１０への入力位相が調節される。
【００２５】
ステップ移相器７０２、７０３、７０４は移相ステップが３６０°の整数分の１の移相器である。給電線路７０５、７０６、７０７の各々は、線路の長さＬｎと基準の長さＬ０の差が、対応する移相器の移相ステップの整数倍に相当する長さを有する。すなわち、移相器の移相ステップがθ度である場合、
３６０（Ｌｎ−Ｌ０）／λ＝Ｎθ
となるようにＬｎを設定する（Ｎは整数、λは給電線路における信号の波長）。
Ｌ０は任意の長さで構わないが、例えば最も短い給電線路の長さとする。
【００２６】
以上の構成により、ビームステアリングに必要な回路部品以外に部品を追加することなく、給電線路の冗長性が低減されてアレイアンテナ装置の省面積化と低損失化が実現されると同時に、アンテナ素子への入力位相を揃える事ができる。
ステップ移相器７０２、７０３、７０４は、可変キャパシタ、可変インダクタなどにて実現可能である。本構成は、送信機を例にとり説明したが、受信機においても適用可能である。
【００２７】
図８は、本発明の第６の実施形態によるアレイアンテナ装置８００の構成を示すブロック図である。この図に示すアレイアンテナ装置８００は、図７のアレイアンテナ装置７００における無線回路７０１に、上記ステップ移相器７０２、７０３、７０４に相当するステップ移相器８０２、８０３、８０４が集積された構造である。給電線路７０５、７０６、７０７にステップ移相器８０２、８０３、８０４が挿入されている。
以上の構成により、給電線路に遅延回路を挿入する事による配線の複雑さを低減できる上に第５の実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００２８】
図９は、本発明の第７の実施形態によるアレイアンテナ装置９００の構成を示すブロック図である。この図に示すアレイアンテナ装置９００は、アレイアンテナ７１１を構成する各アンテナ素子７０８、７０９、７１０に接続された給電線路７０５、７０６、７０７にそれぞれミキサー回路９１９、９２０、９２１が接続されている。
各ミキサー回路９１９、９２０、９２１には、それぞれローカル信号線路９１３、９１４、９１５とベースバンド信号線路９１６、９１７、９１８が接続されている。ベースバンド信号線路９１６、９１７、９１８には、ステップ移相器８０２、８０３、８０４が挿入されている。
そして、ミキサー回路９１９、９２０、９２１およびステップ移相器８０２、８０３、８０４が無線回路７０１内に配置されている。
【００２９】
このアレイアンテナ装置９００は、図８のアレイアンテナ装置８００に対し、ステップ移相器８０２、８０３、８０４がベースバンド信号線路９１６、９１７、９１８に挿入された構造である。ステップ移相器８０２、８０３、８０４によりベースバンド信号の位相が調節され、アンテナ素子７０８、７０９、７１０に入力される変調波信号の位相が調整される。
以上の構成により、給電線路に遅延回路を挿入する事による配線の複雑さを低減できる上に第５の実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００３０】
図１０は、本発明の第８の実施形態によるアレイアンテナ装置１０００の構成を示すブロック図である。この図に示すアレイアンテナ装置１０００は、図９の無線装置９００における無線回路７０１において、ステップ移相器８０２、８０３、８０４がローカル信号線路９１３、９１４、９１５に挿入された構造である。ステップ移相器８０２、８０３、８０４によりローカル信号の位相が調整され、アンテナ素子７０８、７０９、７１０に入力される変調波信号の位相が調整される。
以上の構成により、給電線路に遅延回路を挿入する事による配線の複雑さを低減できる上に第５の実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００３１】
図１１は、本発明の第９の実施形態によるアレイアンテナ装置１１００の構成を示すブロック図である。この図に示すアレイアンテナ装置１１００は、図１の無線装置１００における遅延回路１０１、１０２、１０３にそれぞれシリーズに移相器１１０１、１１０２、１１０３が挿入された構造である。
本例では、移相器１１０１、１１０２、１１０３は遅延回路１０２、１０３、１０４の直前に挿入されているが、直後でも構わない。
移相器および遅延回路の直列接続回路は、同直列接続回路による位相遅延と給電線路の長さと基準の長さとの相違分による位相遅延の合計が３６０度の整数倍となるように遅延量が設定されている。
以上の構成により、第１の実施形態と同等の効果を得ることができる上にビームステアリングを実現できる。
【００３２】
図１２は、本発明の第１０の実施形態によるアレイアンテナ装置１２００の構成を示すブロック図である。この図に示すアレイアンテナ装置１２００は、図４の無線装置４００における給電線路１０５、１０６、１０７にそれぞれ移相器１２０１、１２０２、１２０３が挿入された構造である。すなわち、移相器１２０１、１２０２、１２０３はそれぞれ遅延回路４０２、４０３、４０４とシリーズに接続され、無線回路１０１内に配置されている。
なお、移相器１２０１、１２０２、１２０３は遅延回路４０２、４０３、４０４の直前に挿入されているが、直後でも構わない。
以上の構成により、第２の実施形態と同等の効果を得ることができる上にビームステアリングを実現できる。
【００３３】
図１３は、本発明の第１１の実施形態によるアレイアンテナ装置１３００の構成を示すブロック図である。この図に示すアレイアンテナ装置１３００は、図５の無線装置５００におけるベースバンド信号線路５１６、５１７、５１８にそれぞれ移相器１２０１、１２０２、１２０３が挿入された構造である。すなわち、移相器１２０１、１２０２、１２０３はそれぞれ遅延回路４０２、４０３、４０４とシリーズに接続され、無線回路１０１内に配置されている。
なお、本例では、移相器１２０１、１２０２、１２０３は遅延回路４０２、４０３、４０４の直前に挿入されているが、直後でも構わない。
以上の構成により、第３の実施形態と同等の効果を得ることができる上にビームステアリングを実現できる。
【００３４】
図１４は、本発明の第１２の実施形態によるアレイアンテナ装置１４００の構成を示すブロック図である。この図に示すアレイアンテナ装置１４００は、図６のアレイアンテナ装置６００におけるローカル信号線路５１３、５１４、５１５にそれぞれ移相器１２０１、１２０２、１２０３が挿入された構造である。すなわち、移相器１２０１、１２０２、１２０３はそれぞれ遅延回路４０２、４０３、４０４とシリーズに接続され、無線回路１０１内に配置されている。
なお、本例では、移相器１２０１、１２０２、１２０３は遅延回路４０２、４０３、４０４の直後に挿入されているが、直前でも構わない。
以上の構成により、第４の実施形態と同等の効果を得ることができる上にビームステアリングを実現できる。
【００３５】
図１、図４〜図１４に示したブロック図は、機能を説明するための最小限の構成で示されているが、実際のアレイアンテナ装置では増幅器やフィルタなどの構成要素が必要に応じて含まれている。
また、本実施形態の各構成は、ベースバンド信号がＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号である場合でも実現可能である。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００３６】
以上、本発明のアレイアンテナ装置について説明したが、本発明によれば、無線回路と各アンテナ素子との間を接続する給電線路に遅延回路を挿入し、同遅延回路による位相遅延と、前記給電線路の長さと基準の長さとの相違分による位相遅延の合計が３６０度の整数倍となるように遅延量を設定した場合、給電線路の冗長性が低減されて無線装置の省面積化と低損失化が実現されると同時に、アンテナへの入力位相を揃える事ができる効果がある。
その理由は、無線回路から各アンテナを接続する給電線路の長さを任意とすることで、理想的にはそれぞれ最短距離での配線が可能となり、線路構造の冗長性が低減されて無線装置の省面積化と損失の低減が得られる上に、遅延回路による位相遅延と給電線路の長さと基準の長さとの相違分による位相遅延量の合計を３６０度の整数倍とすることで、各アンテナへの入力位相を揃えることができるためである。
【００３７】
また、無線回路に、各アンテナ素子に対して、ローカル信号とベースバンド信号をミキシングして変調波信号を出力、および、変調波信号とローカル信号をミキシングしてベースバンド信号を出力、のいずれかを行なうミキサー回路と、前記ベースバンド信号またはローカル信号の位相を遅延させる遅延回路とを設けた場合、ビームステアリングに必要な回路部品以外に回路を追加することなく、給電線路の冗長性が低減されて無線装置の省面積化と低損失化が実現されると同時に、アンテナへの入力位相を揃えることが実現できる効果がある。
その理由は、３６０度の整数分の１の移相ステップを有する移相器に対して、各給電線路の線路長と基準の長さとの相違による位相差が移相器の移相ステップの整数倍に相当する長さとすれば、各アンテナへの入力位相を前記移相器による移相調整により同相とすることができるためである。
【００３８】
また、無線回路と各アンテナ素子との間を接続する給電線路に移相器および遅延回路の直列接続回路を挿入した場合、給電線路の冗長性が低減されて無線装置の省面積化と低損失化が実現されると同時に、アンテナへの入力位相を揃える事ができ、さらに、ビームステアリングを実現できる効果がある。
また、無線回路に、各アンテナ素子に対して、ローカル信号とベースバンド信号をミキシングして変調波信号を出力、および、変調波信号とローカル信号をミキシングしてベースバンド信号を出力、のいずれかを行なうミキサー回路と、前記ベースバンド信号またはローカル信号の位相を遅延させる、移相器および遅延回路の直列接続回路とを設けた場合、給電線路の冗長性が低減されて無線装置の省面積化と低損失化が実現されると同時に、アンテナへの入力位相を揃える事ができ、さらに、ビームステアリングを実現できる効果がある。
【００３９】
前記遅延回路が可変キャパシタによって構成されていても良い。
【００４０】
前記遅延回路が可変インダクタによって構成されていても良い。
【００４１】
前記遅延回路がスタブ線路によって構成されていても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によれば、等長配線構造を用いることなく、アレイアンテナへの給電損失をできる限り低減し、しかも、入力位相を等しくすることができ、構造も簡易なアレイアンテナ装置を実現できる。
【符号の説明】
【００４３】
１００，３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００…アレイアンテナ装置
１０１、２０１、７０１…無線回路
１０２〜１０４、３０７、４０２〜４０４…遅延回路
１０５〜１０７、２０６、３０５、７０５〜７０７…給電線路
１０８〜１１０、２０３、２０４、７０８〜７１０、１０８〜１１０…アンテナ素子
１１１、３００、７１１…アレイアンテナ  ５１９〜５２１、９１９〜９２１…ミキサー回路
５１３〜５１５、９１３〜９１５…ローカル信号線路
５１６〜５１８、９１６〜９１８…ベースバンド信号線路
７０２〜７０４、８０２〜８０４、１１０１〜１１０３、１２０１〜１２０３…ステップ移相器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年6月19日(2012.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線回路と、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナと、前記無線回路および前記アンテナ素子との間をそれぞれ接続する複数の給電線路と、前記給電線路の一つまたは複数にそれぞれ挿入された遅延回路とから構成され、
前記各遅延回路は、同遅延回路による位相遅延と、対応する前記給電線路の長さと所定の基準の長さとの相違分による位相遅延の合計が３６０度の整数倍となるように遅延量が設定されており、
前記各遅延回路は、移相器によって構成されており、
前記各移相器は、同移相器の移相ステップが３６０度の整数分の１であって、前記給電線路の線路長と所定の基準の長さとの相違による位相差が前記移相器の移相ステップの整数倍に相当する長さであることを特徴とするアレイアンテナ装置。
【請求項２】
前記遅延回路が前記無線回路内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項３】
無線回路と、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナと、前記無線回路および前記アンテナ素子との間をそれぞれ接続する複数の給電線路とから構成され、
前記無線回路は、各アンテナ素子に対して、ローカル信号とベースバンド信号をミキシングして変調波信号を出力、および、変調波信号とローカル信号をミキシングしてベースバンド信号を出力、のいずれかを行なうミキサー回路と、前記ベースバンド信号の位相を遅延させる遅延回路とを具備し、
前記各遅延回路は、移相器によって構成されており、
前記各移相器は、同移相器の移相ステップが３６０度の整数分の１であって、前記給電線路の線路長と所定の基準の長さとの相違による位相差が前記移相器の移相ステップの整数倍に相当する長さであることを特徴とするアレイアンテナ装置。
【請求項４】
無線回路と、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナと、前記無線回路および前記アンテナ素子との間をそれぞれ接続する複数の給電線路とから構成され、
前記無線回路は、各アンテナ素子に対して、ローカル信号とベースバンド信号をミキシングして変調波信号を出力、および、変調波信号とローカル信号をミキシングしてベースバンド信号を出力、のいずれかを行なうミキサー回路と、前記ローカル信号の位相を遅延させる遅延回路とを具備し、
前記各遅延回路は、移相器によって構成されており、
前記各移相器は、同移相器の移相ステップが３６０度の整数分の１であって、前記給電線路の線路長と所定の基準の長さとの相違による位相差が前記移相器の移相ステップの整数倍に相当する長さであることを特徴とするアレイアンテナ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明は、無線回路と、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナと、前記無線回路および前記アンテナ素子との間をそれぞれ接続する複数の給電線路と、前記給電線路の一つまたは複数にそれぞれ挿入された遅延回路とから構成され、前記各遅延回路は、同遅延回路による位相遅延と、対応する前記給電線路の長さと所定の基準の長さとの相違分による位相遅延の合計が３６０度の整数倍となるように遅延量が設定されており、前記各遅延回路は、移相器によって構成されており、前記各移相器は、同移相器の移相ステップが３６０度の整数分の１であって、前記給電線路の線路長と所定の基準の長さとの相違による位相差が前記移相器の移相ステップの整数倍に相当する長さであることを特徴とするアレイアンテナ装置を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また、本発明は、無線回路と、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナと、前記無線回路および前記アンテナ素子との間をそれぞれ接続する複数の給電線路とから構成され、前記無線回路は、各アンテナ素子に対して、ローカル信号とベースバンド信号をミキシングして変調波信号を出力、および、変調波信号とローカル信号をミキシングしてベースバンド信号を出力、のいずれかを行なうミキサー回路と、前記ベースバンド信号の位相を遅延させる遅延回路とを具備し、前記各遅延回路は、移相器によって構成されており、前記各移相器は、同移相器の移相ステップが３６０度の整数分の１であって、前記給電線路の線路長と所定の基準の長さとの相違による位相差が前記移相器の移相ステップの整数倍に相当する長さであることを特徴とするアレイアンテナ装置を提供する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、本発明は、無線回路と、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナと、前記無線回路および前記アンテナ素子との間をそれぞれ接続する複数の給電線路とから構成され、前記無線回路は、各アンテナ素子に対して、ローカル信号とベースバンド信号をミキシングして変調波信号を出力、および、変調波信号とローカル信号をミキシングしてベースバンド信号を出力、のいずれかを行なうミキサー回路と、前記ローカル信号の位相を遅延させる遅延回路とを具備し、前記各遅延回路は、移相器によって構成されており、前記各移相器は、同移相器の移相ステップが３６０度の整数分の１であって、前記給電線路の線路長と所定の基準の長さとの相違による位相差が前記移相器の移相ステップの整数倍に相当する長さであることを特徴とするアレイアンテナ装置を提供する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
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